(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地ユニットと、
少なくとも一つの移動ユニットとを備えており、
前記移動ユニットおよび前記基地ユニットの各々が超音波信号を送受信するように動作可能であり、前記基地ユニットが適切な周波数で超音波信号を送信し、予め定められた信号が前記移動ユニットから前記基地ユニットまで伝送されるのにかかる時間を測定し、それによって前記移動ユニットと前記基地ユニットとの間の距離を計算するように構成され、
前記移動ユニットは、トランスデューサと、前記トランスデューサのためのドライバと、マイクロコントローラと、受信モードと送信モードとを切り替えるスイッチとを備え、前記トランスデューサが適切な周波数の信号を取得している限り、前記移動ユニットが受信する信号を監視する、受信モードを保持するとともに、前記基地ユニットによる送信の中断を検出するように構成され、
前記マイクロコントローラは、前記送信の中断が検出された場合、前記スイッチに、前記トランスデューサを前記送信モードに切り替える信号を送信するとともに、前記ドライバに、前記トランスデューサにより送信される応答信号を生成させるための信号を送信するように構成され、
前記マイクロコントローラは、前記送信の中断が検出されると同時にまたは所定の遅延時間の後に、前記応答信号を初期化するようにプログラミングされてなる、超音波位置測定システム。
【請求項２】
前記システムが、複数の移動ユニットを有しており、各移動ユニットには、前記基地ユニットによる送信の中断から自身の信号を前記基地ユニットに送信するまでの固有の遅れが割り当てられてなる、請求項１に記載の超音波位置測定システム。
【請求項３】
前記移動ユニットが、該移動ユニットに送信するよう促す条件が満たされた後、可及的速やかに送信するように構成されてなる、請求項１または２に記載の超音波位置測定システム。
【請求項４】
複数の移動ユニットを備えており、該移動ユニットが、前記基地ユニットからの送信と他の移動ユニットからの送信とを識別可能に構成されてなる、請求項１から３のいずれかに記載の超音波位置測定システム。
【請求項５】
互いに独立して移動可能な複数の移動ユニットを備えてなる、請求項１から４のいずれかに記載の超音波位置測定システム。
【請求項６】
前記少なくとも一つの移動ユニットのそれぞれが、前記基地ユニットからの固有の信号を検出するように構成されてなる、請求項１から５の何れかに記載の超音波位置測定システム。
【請求項７】
前記超音波信号が３０〜５０ｋＨｚの周波数を有してなる、請求項１から６のいずれかに記載の超音波位置測定システム。
【請求項８】
超音波信号を送受信するように動作可能な移動ユニットであって、
前記移動ユニットは、トランスデューサと、前記トランスデューサのためのドライバと、マイクロコントローラと、受信モードと送信モードとを切り替えるスイッチとを備え、
前記移動ユニットは、前記トランスデューサが適切な周波数の信号を取得している限り、前記移動ユニットが受信する信号を監視する、受信モードを保持するとともに、基地ユニットによる送信の中断を検出するように構成され、
前記マイクロコントローラは、前記送信の中断が検出された場合、前記スイッチに、前記トランスデューサを前記送信モードに切り替える信号を送信するとともに、前記ドライバに、前記トランスデューサにより送信される応答信号を生成させるための信号を送信するように構成され、
前記マイクロコントローラは、前記送信の中断が検出されると同時にまたは所定の遅延時間の後に、前記応答信号を初期化するようにプログラミングされてなる、移動ユニット。
【請求項９】
前記基地ユニットによる送信の中断後、前もって決められた時間に前記信号を送信するように構成される、請求項８に記載の移動ユニット。
【請求項１０】
前記移動ユニットが、超音波送受信機とそれに関連する処理手段とを含んだ自己充足型のデバイスである、請求項８または９に記載の移動ユニット。
【請求項１１】
前記移動ユニットが自身の電源をさらに備えてなる、請求項８から１０のいずれかに記載の移動ユニット。
【請求項１２】
基地ユニットと、
互いに独立して移動可能な複数の移動ユニットとを備えており、
前記移動ユニットおよび前記基地ユニットの各々が超音波信号を送受信するように動作可能であり、前記基地ユニットが適切な周波数で超音波信号を送信し、予め定められた信号が前記移動ユニットから前記基地ユニットまで伝送されるのにかかる時間を測定し、それによって前記移動ユニットと前記基地ユニットとの間の距離を計算するように構成され、
前記移動ユニットが、それぞれ、ただ１つの超音波送信機を有し、前記移動ユニットが、それぞれ、トランスデューサと、前記トランスデューサのためのドライバと、マイクロコントローラと、受信モードと送信モードとを切り替えるスイッチと、を備え、前記トランスデューサが適切な周波数の信号を取得している限り、前記移動ユニットが受信する信号を監視する、受信モードを保持するとともに、前記基地ユニットによる送信の中断を検出するように構成され、
前記マイクロコントローラは、前記送信の中断が検出された場合、前記スイッチに、前記トランスデューサを前記送信モードに切り替える信号を送信するとともに、前記ドライバに、前記トランスデューサにより送信される応答信号を生成させるための信号を送信するように構成され、
前記マイクロコントローラは、前記送信の中断を検出してから所定の遅延時間の後に、前記応答信号を初期化するようにプログラミングされており、前記遅延時間は、前記基地ユニットによる送信の中断から自身の信号を前記基地ユニットに送信するまでの固有の遅れが割り当てられ、
前記移動ユニットが、それぞれ、該移動ユニットに送信するよう促す条件が満たされた後、可及的速やかに送信するように構成され、
前記移動ユニットが、それぞれ、前記基地ユニットからの送信と他の移動ユニットからの送信とを識別可能に構成されてなる、超音波位置測定システム。
【請求項１３】
前記超音波信号が３０〜５０ｋＨｚの周波数を有してなる、請求項１２に記載の超音波位置測定システム。
【請求項１４】
超音波信号を送受信するように動作可能な移動ユニットであって、
前記移動ユニットは、基地ユニットの送信状態に応じて予め定められた信号を送信するよう構成され、
前記移動ユニットは、トランスデューサと、前記トランスデューサのためのドライバと、マイクロコントローラと、受信モードと送信モードとを切り替えるスイッチとを備え、
前記移動ユニットが、ただ１つの超音波送信機を有し、前記移動ユニットは、前記トランスデューサが適切な周波数の信号を取得している限り、前記移動ユニットが受信する信号を監視する、受信モードを保持するとともに、基地ユニットによる送信の中断を検出するように構成され、
前記マイクロコントローラは、前記送信の中断が検出された場合、前記スイッチに、前記トランスデューサを前記送信モードに切り替える信号を送信するとともに、前記ドライバに、前記トランスデューサにより送信される応答信号を生成させるための信号を送信するように構成され、
前記マイクロコントローラは、前記送信の中断を検出してから所定の遅延時間の後に、前記応答信号を初期化するようにプログラミングされており、
前記移動ユニットが、それぞれ、該移動ユニットに送信するよう促す条件が満たされた後、可及的速やかに送信するように構成され、
前記移動ユニットが、それぞれ、前記基地ユニットからの送信と他の移動ユニットからの送信とを識別可能に構成されてなる、移動ユニット。
【請求項１５】
前記移動ユニットが、超音波送受信機とそれに関連する処理手段とを含んだ自己充足型のデバイスである、請求項１４に記載の移動ユニット。
【請求項１６】
前記移動ユニットが自身の電源をさらに備えてなる、請求項１４または１５に記載の移動ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静止基地局と移動体との間の通信に関するものであり、ならびに／または、移動体の存在および／もしくは位置の測定に関するものである。本発明は、排他的である必要はないが、特に超音波の使用に関するものである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
第一の態様から見ると、本発明は、超音波位置測定システムであって、基地ユニットと、少なくとも一つの移動ユニットとを備えており、移動ユニットおよび基地ユニットの各々が超音波信号を送受信するように動作可能であり、移動ユニットが、前もって決められた信号を基地ユニットの送信の状態に従って送信するように構成されており、基地ユニットが、信号が移動ユニットから基地ユニットまで伝送されるのにかかる時間を測定し、それによって移動ユニットと基地ユニットとの間の距離を計算するように構成されてなる超音波位置測定システムを提供する。
【０００３】
第二の態様から見ると、本発明は、超音波位置測定システムであって、基地ユニットと、少なくとも一つの移動ユニットとを備えており、移動ユニットが、基地ユニットからの信号に応答して超音波信号を送信するように構成されており、基地ユニットが、超音波信号が前記移動ユニットから基地ユニットまで伝送されるのにかかる時間を測定し、それによって移動ユニットと基地ユニットとの間の距離を計算するように構成されてなる超音波位置測定システムを提供する。
【０００４】
出願人は、基地ユニットが一または複数の移動ユニットの位置に関する情報、特に建物の一つの部屋の中のような短い距離範囲における情報を測定することが可能なシステムの必要性を認識している。この技術には多くの用途がある。出願人が考えている一つの潜在的な用途の例としては、これに限定するわけではないが、テレビ視聴者データを自動的に記録することができるように、テレビジョンセットが置かれている家の室内の複数のタグのうちの任意のタグの存在を測定するためのシステムが挙げられる。
【０００５】
好ましくは、このシステムは互いに独立して移動可能な複数の移動ユニットを備えている。好ましくは、各移動ユニットはただ１つの超音波送信機を有している。 
【０００６】
本発明の好ましい実施形態では、超音波信号が移動ユニットから伝送されるのにかかる時間が、信号が基地ユニットから移動ユニットまで伝送される時間及び応答が移動ユニットから受信されるのにかかる時間の合計から計算される。基地ユニットでの信号の受信とその応答の送信との間で遅れが生じることが分かっている場合、合計時間は、信号および応答の伝達時間の合計となる。信号が同一タイプ、すなわち両方とも超音波信号である場合、伝達時間は同一であると仮定されうるので、平均を計算することができる。その他の場合、例えば電磁波スペクトルからの信号を用いることによって、基地ユニットから移動ユニットへ要求信号が応答より著しく速い場合、その伝達時間は無視できることがある。また、さらに他の可能性もある。例えば、要求の受信と応答の送信との間における基地ユニットと移動ユニットとの間の移動を考慮に入れることが可能である。
【０００７】
本発明の実施形態によっては、移動ユニットが、基地ユニットによる送信の中断を検出し、その後に送信するように構成されている場合もある。このことは、ある送信機が、他の送信機が既に送信していることを検出した場合に送信しないようにすることによってこれらの送信機間の衝突（collision）を回避するようにすることで実現されてもよい。しかしながら、本発明に従って基地ユニットと移動ユニットとの間の距離を計測できるようにするためには、例えば基地局によって送信が中止された後に前もって決められた時間を設けることにより、移動ユニットがその信号を送信する時刻が知られている必要がある。
【０００８】
上述のように、本発明にかかるシステムは、１つの移動ユニットを備えていてもよいし、または、複数備えていてもよい。システムが複数の移動ユニットを有している場合、各移動ユニットには、基地ユニットによる送信の中断から信号を基地ユニットに送信するまでの固有の遅れが割り当てられる。これは、移動ユニット同士が同時に送信しないことおよび各移動ユニットが識別情報を送信する必要性を回避することを確保する一つの方法である。しかしながら、このことは必須の要件ではない。 
【０００９】
実施形態によっては、移動ユニットが基地ユニットからの特定の信号、例えば特定の周波数、周波数の変更またはシーケンスの送信を検出するように構成されている場合もある。単一の移動ユニットが用いられてもよいしまたは複数の移動ユニットが用いられてもよい。複数の移動ユニットは、基地ユニットからの同一の特定の信号に応答するように構成されてもよいし、または、異なる信号に応答するように構成されてもよい。複数の移動ユニットが同一の信号に応答する場合、これらの移動ユニットは、異なるタイムスロットで同一の信号に応答するように構成されることが好ましいが、このことは必須の要件ではない。例えば、それに代えて、複数の移動ユニットは、前もって決められていないシーケンスで応答してもよいが、この場合、識別情報を有している。または、これらの応答のうちの一または複数が、衝突防止が必ずしも要求されないような拡散スペクトル信号を含んでいてもよい。
【００１０】
好ましくは、システム内の移動ユニットは、基地局からの送信と他の移動ユニットからの送信とを識別することができるよう構成される。このような識別を実現するために、例えば送信期間、送信パターン、周波数またはコードのうちの一つまたはいくつかの組み合わせが用いられてもよい。
【００１１】
本発明に係る位置測定は、正確さに関していかなる制限をも課すことを意図していない。例えば、位置測定は、一次元、二次元もしくは三次元の座標を有するものであってもよいし、または、移動ユニットが一もしくは複数ゾーン内にあるか否かを単に判定するものであってもよい。最も単純なレベルでは、位置測定は、移動ユニットが基地ユニットから前もって決められた距離内に存在するか否かを単に判定するだけであってもよい。
【００１２】
本発明の第三の態様から見ると、本発明は、超音波位置測定システムであって、基地ユニットと、少なくとも一つの移動ユニットとを備えており、移動ユニットが、基地ユニットからの信号に応答して超音波信号を送信するように構成されており、基地ユニットが、超音波信号が移動ユニットから基地ユニットまで伝送されるのにかかる時間を計測し、それによって移動ユニットが基地ユニットから前もって決められた距離内にいるか否かを測定するように構成されてなる超音波位置測定システムを提供している。
【００１３】
本発明に関して前記した態様と同様に、好ましくは、システムは、互いに独立して移動可能な複数の移動ユニットを備えている。また好ましくは、各移動ユニットはただ１つの超音波送信機を有している。
【００１４】
本発明の第四の態様から見ると、本発明は、移動ユニットに信号を送信するように構成された基地ユニットであって、一または複数の移動ユニットに信号を送信するように構成された送信機と、一または複数の移動ユニットから超音波信号を受信するように構成された超音波受信機とを備えており、基地ユニットが、超音波信号が移動ユニットから基地ユニットまで伝送されるのにかかる時間を測定するように構成されてなる基地ユニットを提供している。
【００１５】
好ましくは、基地ユニットは、一度にただ１つの移動ユニットからの超音波信号を受信して処理するように構成されている。
【００１６】
本発明の第五の態様から見ると、本発明は、移動ユニットであって、要求信号を基地ユニットから受信するように構成された受信機と、要求信号の受信から前もって決められた時間が経過してから超音波信号を基地ユニットへ送信するように構成された超音波送信機とを備えてなる移動ユニットを提供している。
【００１７】
移動ユニットからの著音波信号は、基地ユニットから移動ユニットまでの距離を測定するためだけに用いられうる。しかしながら、このことは必須の要件ではない。例えば、信号は、識別情報またはステータス情報の如き他の情報を含みうる。ステータス情報は、移動ステータス、履歴またはバッテリステータスを含みうる。実際には、信号には他のいかなる情報が含まれてもよい。同様に、このような他の情報が、付加的または代替的に、他の時間に送信されてもよい。
【００１８】
また、本明細書では、移動ユニットは「タグ」とも呼ばれる。このようなタグは、好都合にはまたは好ましくは、超音波送信機及び受信機とそれに関連する処理手段とを含んだ自己充足型のデバイスを形成している。また好ましくは、タグはそれ自身の電源、例えばバッテリを有している。しかしながら、これらの特徴の何れも必須の要件ではない。例えば、タグはより大きな物体またはデバイスの一体部分であってもよい。したがって、いうまでもなく「タグ」と「移動ユニット」とは交換可能なものであってもよい。 
【００１９】
超音波は、正常な人間の可聴域よりも高い周波数を有する空気などの媒体内の縦圧力波（longitudinal pressure waves）を意味すると通常理解される。このことは、通常２０ｋＨｚよりも高い周波数であると考えられるが、本発明の好ましい実施形態では、３０〜５０ｋＨｚの間の周波数が用いられる。
【００２０】
添付の図面を参照して、本発明の好ましいいくつかの実施形態が例示のみを意図して記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明により具象化される物体位置検出システムを示す概要図である。
【図２】本発明の実施形態に用いられる移動ユニットの構成部材を示す概要図である。
【図３】移動ユニットの動作の一部を示す概略フロー図である。
【図４】本発明により具象化されるシステムの動作を示すタイミング図である。
【図５】さまざまな他の実施形態を示すタイミング図である。
【図６】さまざまな他の実施形態を示すタイミング図である。
【図７】さまざまな他の実施形態を示すタイミング図である。
【図８】さまざまな他の実施形態を示すタイミング図である。
【図９】試験システムにおける基本タグ電流に対する応答タグからの音圧のプロットである。
【図１０】タグの時間遅れを計測するために、送信機と受信機との間の距離に対する実験において達成された送信と受信との間の時間差のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１には、本発明の実施形態の概要図が示されている。この実施形態により、基地局４からの移動タグ２の距離が測定される。分かりやすいように１つのタグしか示されていないが、本発明に係るシステムは、互いに完全に独立して移動可能な複数のタグを有しているのが普通である。
【００２３】
まず、基地ユニット送信機６が前もって決められた超音波パターンを送信する。下記に記載するように、採用しうるパターンは複数あるが、一つのタグのみを備えているこのような単純なシステムの場合、例えば連続した送信の中に単純な中断があるものを用いることができる。
【００２４】
タグの受信機８が信号を受信する（またはその代りに、信号の受信を停止する）とき、タグ２内の制御電子機器は、タグの送信機１０を通じて応答信号を生成する。それから、この応答信号は、基地ユニットの受信機１２により受信される。したがって、基地ユニット４は、それが送信した信号がタグ２により受信されて処理され、その応答を受信するのにかかる時間を計測することができる。
【００２５】
次いで、基地ユニットは以下のように距離ｄを測定することができる。
【００２６】
空気中での音速ｖは次式により与えられる：
ｖ≒（３３１．４＋０．６Ｔｃ）ｍ／ｓ  （式１）  
ここで、Ｔｃは摂氏で表された温度である。また、速度ｖも次式により表すことができる：
ｖ＝ｌ／（ｔ１−ｔ０）  （式２）
ここで、ｌは、時刻ｔ０と時刻ｔ１との間で信号が伝わった距離（範囲）をメートルで表したものである。距離ｌは式１および式２を用いて導出される：
ｌ＝（ｔ１−ｔ０）ｖ＝（ｔ１−ｔ０）（３３１．４＋０．６Ｔｃ）  （式３）  
超音波のタグ２と基地局４との距離間隔は、基地局とタグの応答の検出器への到達との間の伝達時間（ＴＯＦ）を計測する、すなわち上述の式３中の時刻ｔ１を計測することにより求められる。最も単純な場合には、信号がタグ２へ送信され、応答が基地局４へ返信されなければならないため、それらの間の距離ｄが測定された距離の２倍であると仮定することができる。例えばタグが基地局から既知の距離にあるときにＴＯＦを計測することによって、信号の検出と応答の送信と間のタグ２における処理遅延に対する補償がなされなければならない。
【００２７】
この簡単な例示により、本発明に基づく他の実施形態の原理が明示されている。タグ２および基地局４の各々では、送信機および受信機が説明のためだけを意図して相互に別個の形態として示されているが、実際には、これらは、別個であてもよいし、同一のトランスデューサを用いていてもよい。
【００２８】
ここで、図２を参照してタグ２の受信機回路の一例を概説する。この回路は、送信モードと受信モードとの両方で動作することができる超音波トランスデューサ１４を備えている。このトランスデューサの２つのモードを切り替えるためにスイッチ１６が用いられる。スイッチ１６はマイクロコントローラ１８により制御される。送信モードの場合、マイクロコントローラ１８は、トランスデューサのドライバ２０へ信号を送信して、ドライバにトランスデューサ１４を駆動させ、信号を生成させる。スイッチが受信モードにある場合、トランスデューサからの出力が、アンプ２２に供給され、アンプ２２は信号をコンパレータ２４に供給して２進法の１または０に変換する。そして、これが、マイクロコントローラ１８へフィードバックされる。
【００２９】
簡単な実施形態では、タグは、基地局からの送信においてギャップを検出した場合、すなわちチャネルがフリーになるのを待って、応答信号を送信するように構成されている。これは、複数のタグ間で送信が競合するのを防止すべく超音波タグに対して提案された機能に類似しているが、ここでは異なる目的で用いられている。
【００３０】
このような使用目的では、タグは、受信する送信を監視しながら受信モードで通常スタンバイしている。トランスデューサ１４が例えば基地局から適切な周波数の信号を取得している限り、タグは受信モードを維持している。しかしながら、送信に中断が検出されると、マイクロコントローラ１８は、信号をスイッチ１６へ送信して送信モードに切り替え、トランスデューサ１４により送信される応答信号を生成させるための他の信号をドライバ２０へ送信する。マイクロコントローラは、送信に中断が検出された場合（避けられない固有の短い遅れがあるとしても）すぐに、または、前もって決められた意図的な遅れが経過してから、応答信号を開始するようにプログラムされてもよい。
【００３１】
他の可能性は、基地局からの特定の信号を待つことである。このようなルーチンのフローチャートの一例が図３に示されており、下記に説明されている。
【００３２】
タグは、その主要なループを開始するにあたって、当該タグのメッセージの中で基地局にバッテリレベルを報告することができるように、２４でバッテリレベルを計測する。次いで、二次ループに入り、２６で、タグが超音波を受波し始める（starts listening for ultrasound）。超音波が検出されると、それが前もって決められた周波数範囲内か否かを判定するための比較が２８で行われる。周波数範囲内である場合、３０で、周波数リープの数がカウントされる。
【００３３】
タグが送信に中断を検出すると（すなわち、超音波がもはや検出されなくなると）、３２で、基地局要求信号を示す十分な数の周波数リープが検出されているか否かが判定される。十分な数が検出されている場合、３４で、応答が送信される。このメッセージまたはその送信のタイミングは、タグを特定し、ステップ２４で計測されたバッテリステータスに関する情報も含んでいる。
【００３４】
基地局要求を示す十分な数の周波数リープが検出されなかった場合、タグは、ステップ２６に戻り、超音波を受波可能な状態にスタンバイする。
【００３５】
基地局要求メッセージが検出されない場合であっても、最後のメッセージが送信されることによりしきい値時間が経過した場合（ボックス３６）には、いずれにしてもメッセージ３４が送信される。
【００３６】
有効な要求が検出されようがされまいが（すなわち、「時間切れ」メッセージであろうがなかろうが）、また、タグが動作状態であろうがなかろうが、いずれのタイプのシステムであっても、超音波メッセージはバッテリステータスについての情報を含みうる。
【００３７】
上述の第一の動作モードに従って、基地局は、前もって決められた期間、超音波信号を中断することなく送信することにより、タグに、送信しないスタンバイ状態で待たせる。次いで、基地局は、送信することをしばらく停止することにより、タグが超音波メッセージを送信することを可能とし、この超音波メッセージが基地局により受信される。そして、タグからメッセージを受信した後、基地局は、再び送信を開始することができる。
【００３８】
図４には、１つのタグの場合のこのようなスキームが概略的に示されている。基地局は、時刻ｔ０まで超音波ノイズ（中断されることのない繰り返しメッセージ）を送信する。この時、「回線」は空き状態になり、このことがタグにより検出されると、タグは、時刻ｔ１で超音波メッセージ応答を送信し始める。このメッセージは基地局で時刻ｔ２に受信される。次いで、基地局は、短い遅れの後、時刻ｔｗａｉｔで送信を再び始める。したがって、記載された構成は、移動超音波送信機タグの簡単な周期的ポーリングを可能にする。このことにより、基地局は、タグの（以前に測定された）送信遅れを考慮に入れて、差ｔ２−ｔ１から伝送時間を計算することができる。これにより、基地局からのタグの距離を計算することができる。これは、複数のさまざまな用途に用いることができる。例えば、タグが前もって決められた範囲内に存在する場合に、照明器具のスイッチを入れるまたはドアを開けるが如き動作を開始させるための簡単な接近検出器としてこれを用いることができる。
【００３９】
図４を参照して上記のスキームをさらに伸展させた一例は、各タグが応答する前に前もって設定された異なる期間ｔｘだけ待つようにプログラミングすることによって、複数のタグに対応するように構成されうる。このことは、図５に示されている。このように、基地局が時刻ｔ０で送信を停止させた後、第一のタグは時刻ｔ１でメッセージを送信する。第二のタグは時刻ｔ１＋ｔ２でそのメッセージを送信する。明らかなように、第一のタグと第二のタグとの間の送信遅れｔ２は、衝突（collision）を回避するために、第一のタグが送信する時間よりも長くなっている。図５には各タグが一度応答した後に基地局が送信を再開することが示されているが、このことは必須の事項ではない。例えば、シーケンスは、いかなる回数繰り返されてもよいし、または、基地局の送信の中断毎に連続して繰り返されてもよい。基地局は、シーケンス中に送信を再開してシーケンスを中断し、再び開始することができてもよい。
【００４０】
送信のギャップを単に待つことに代わるアプローチは、タグが、例えば図３を参照して上述されたタグ受信機ルーチンを用いて、特定の基地局要求メッセージを識別することである。基地局要求メッセージは、例えば長いメッセージ（例えば、中断することなく送信される複数のメッセージ）でありうる。この場合、有効な周波数を感知する毎に増えていくカウンタを組み込むことによって（図３のステップ３０を参照）、タグは、基地局要求より低いカウントに相当するような標準超音波メッセージから基地局要求を識別可能としてもよい。
【００４１】
これに代えて、タグは、受信する超音波信号の周波数の推定値を計算可能としてもよい。換言すれば、一（または複数）の周波数のみを用いてメッセージを送信することにより要求を生成してもよい。タグは、与えられた周波数（与えられた周波数範囲内）のメッセージにのみ応答するようになっている。図６には、単一のタグを用いた一例が示されている。
【００４２】
図７には、複数のタグに対応する１つの方法が示されている。各タグは、図示されているように、ある与えられた期間ｔｘが経過するのを待ってから基地局要求に応答するようにプログラムされている。したがって、これは、図５を参照して記載されたスキームと同様である。
【００４３】
複数のタグに対応する他の方法は、異なるタグに対して異なる周波数を割り当てることを含む。この方法により、基地局は、異なるメッセージを送信して各タグから応答を要求することができる。図８にはこのことが示されている。この後者の方法を用いる利点は、周期的に待機することを排除することができることである。タグの動作周波数がわずかに変化する場合には、この待機によりタイミングが不正確になる場合もある。
【００４４】
上述した好ましい実施形態におけるすべての動作モードについて、タグは、当該タグに送信するよう促す条件が満たされた後、可及的速やかに送信し始めるようになっている。このことは公知のタグの動作とは対照的である。公知のタグは、クロストークを回避するために送信する前にランダムな時間待機するようになっているのが一般的であるからである。本発明の好ましい実施形態によれば、タグが個別の許可された送信スロットまたは異なる要求信号を有しているため、ランダムな待機は不要となる。
【００４５】
基地局のための超音波トランスデューサを提供する特に容易でしかも費用効率の良い方法は、基地局と（たとえば有線接続を通じて）通信するように構成されうる、基地局に取り付けられる汎用のタグを用いることである。基地局は、タグのマイクロコントローラへ適切な信号を送るだけで、超音波メッセージ要求の送信を促すことができる。この方法により、基地局は、超音波メッセージ要求がいつ送信されたかを知る。応答が到着すると、要求と応答との間の時間差により伝送時間が直接的に求められる。基地局は、タグ応答の到着の正確な時刻の計測を行うために側面検出（flank detection）を用いることが好ましい。
【００４６】
他の方法は、基地局にタグ要求を受波させることを含む。この方法により、基地局とそのタグとの間に物理的な接続が不要となる。このことは、要求に先立って基地局タグに（既知のＩＤを備えた）標準超音波メッセージを送信させることにより達成することができる。基地局の検出器とその送信機タグとの間の距離が知られている場合、基地局タグメッセージの到着と受信された応答との間の時間を計ることによりＴＯＦが得られる。２つの超音波メッセージの検出が行われなければならないので、この後者の方法は精度がより低い可能性がある。
【００４７】
より高い精度を有する同様のアプローチは、基地局タグのトランスデューサを基地局チャンネルのうちの１つに直接的に接続することにより得られる。
【００４８】
基地局とタグとの間の通信のためのプロトコルの一例としては、７ビットのＩＤと、２ビットのステータス（移動ステータスおよびバッテリステータス）と、３ビットの巡回冗長検査（ＣＲＣ）とを備えた１２ビットのプロトコルが、音響応答器システムでの使用のために示唆される。検出器としては、到着したタグ応答の正確な時間スタンプを得るために側面検出が用いられることが好ましい。側面検出には、第一のビットを０にセットしてＩＤの範囲を１〜３１に制限することが必要とされる。
【００４９】
なお、１２ビットのプロトコルは必須の要件ではない。例えば、他の実施形態では、２８ビットのプロトコルが用いられる。これは純粋に例示を意図したものである。適切である限り、他のいかなるプロトコルがそれに代えて用いられてもよい。
【００５０】
上述したように、タグは、与えられた時間内に基地局要求が検出されない場合の「時間切れ」モードを備えていてもよい。その場合、例え要求が検出されなくても、タグはメッセージを送信することができる。例えばこのようなメッセージを送信する場合にはタグは異なる識別値を有しうる。 
【実施例】
【００５１】
本発明に従って製造されたタグを有する実験装置では、タグ受信機回路の感度が、異なる周波数で超音波を送信することにより試験された。マイクロコントローラから直接検出された周波数を読み取ることにより予備試験が行われた。さらに、検出された信号の周波数範囲を示すために、ＬＥＤが用いられ、周波数範囲が３つの間隔に分割され、各間隔が３つの可能な色のうちの１つに対応付けされた。受波回路は、少なくとも１２メートルまで超音波周波数を識別できることが観察された。
【００５２】
タグは、図３に示された「要求待ち（Wait for Request）」ルーチンがプログラムされていた。このルーチンは、（制限された周波数内において）有効な周波数リープの数を数え、検出された有効な周波数リープの数があるしきい値未満である限り実行される。この方法により、基地局タグは、タグが応答するために十分なリープを記録するまで複数の周波数を送信することによって要求信号を生成することができる。複数タグシステムでは、各タグがある周波数帯域内のリープを受波することができる。この方法により、異なる要求信号を生成することができる。試験には、２つの異なる長さを有する４つの異なる周波数対が用いられた。この方法により、８つの異なる要求を生成することができる。
【００５３】
第二の方法は、ある周波数をタグに受波させることと、この周波数上の信号の長さを記録させることとを含んでいる。８つの周波数を用いると、各タグは、８タグシステムにおける固有の周波数を受波することができる。この方法は、試験では周波数リープ検出方法よりも感度が良好であることが分かったが、エコー現象という問題がある。
【００５４】
試験中、いずれの技術を用いても、タグが超音波周波数を互いに完全に識別することができることが分かった。なお、２つの方法を組合せたものを用いてもよい。
【００５５】
タイミングをチェックし、受波ルーチンにより引き起こされるタグでの送信における固有の遅れを測定するための試験も行なわれた。この試験は、テキサスインスツルメントのＬａｂＶｉｅｗを備えたＤａｑＰａｄツールを用いて行われた。 
【００５６】
基地局タグ電流をトリガーし、応答タグに隣接して配置されたマイクロホンを用いて音圧を計測することにより信号が捕捉された。図９には、基地局タグ電流１０２に対する応答タグからの音圧１０４が示されている。
【００５７】
一定のオフセットを測定するために、応答タグを要求タグの方に直接的に向けた状態で、異なる距離（０．５ｍ〜６ｍ）について試験が行われた。図１０に示されるように、このオフセットは線形回帰を用いて計算される。式３においてこの値（ｔ０＝１８．２ミリ秒）を用いて、距離を推定することができる。
【００５８】
上述の試験により、ＴＯＦ測定を用いて距離を推定可能であることが示されている。
【図１】
0005685437.tif 000002
【図２】
0005685437.tif 000003
【図３】
0005685437.tif 000004
【図４】
0005685437.tif 000005
【図５】
0005685437.tif 000006
【図６】
0005685437.tif 000007
【図７】
0005685437.tif 000008
【図８】
0005685437.tif 000009
【図９】
0005685437.tif 000010
【図１０】
0005685437.tif 000011